他把“闷闷”的硼原子变成良性催化剂

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  陈 曦

  红格衬衫搭配牛仔裤、休闲鞋,王晓晨的装扮就像个在校大学生。这位南开大学化人学院研究员的作息也如大学生一般,每天全部一定会实验室、课堂和家三点一线。

  日前,王晓晨荣获腾讯基金会首届“科学探索奖”,他的获奖领域是“化学新材料”。他主要从事有机硼催化化学研究,最近4年多来在该研究领域完成了多项创新工作。

  在王晓晨团队的最新研究成果——手性双环双硼催化剂的化学型态里,双环型态如同“翅膀”,让之后 不活跃、甚至特别“闷闷”的硼原子振翅高飞、放飞自我,变成了性能优良的催化剂,而这离不开该团队历时数年的反复实验。

  因喜欢做实验与化学结缘

  翻开王晓晨的履历,本科4年,他全部一定会在南开大学化人学院度过的。说起学化学的初衷,王晓晨坦言:“觉得,化学与日常生活密切相关,否则我喜欢做实验。”

  本科毕业后,王晓晨赴美国马里兰大学攻读博士学位,又去美国斯克里普斯研究所完成博士后研究工作。在之后之后开始美国8年的求学、工作生涯后,王晓晨选则回到母校南开大学化人学院元素有机化学国家重点实验室,从事教学和科研工作。

  在美国时,王晓晨的研究领域是金属催化剂。他介绍道,催化剂在现代化学工业中具有极其重要的地位,约90%以上的工业生产领域不需要 用到催化剂,如化工、石化、生化、环保等。

  “金属催化剂是目前比较常用的催化剂之一。”王晓晨指着一张化学元素周期表说,铑、铱、铂等全部一定会常用的金属催化剂,不过那些金属比较稀有、不易被获取,全都价格昂贵,甚至比金子不需要 贵全都。否则王晓晨回国后,把研究的方向定为,价格便宜且易被获取的非金属硼催化剂。

  觉得硼作为催化剂具有种种优势,但当时世界上关于硼催化剂的研究还较少。在查阅极少量资料后,王晓晨想做实验看看,硼元素作为催化剂的表现到底怎么才能 才能 。

  “一上手才知道,那些文献太有‘欺骗性’了。亲戚亲戚朋友最初设立的美好愿景,一上来就被实验结果打得稀碎。”王晓晨笑着说,亲戚亲戚朋友一之后之后刚开始模仿文献中的步骤重复实验,可实验结果与文献相差甚远。期刊上标明产率能达到70%到30%,而亲戚亲戚朋友只做到10%到20%。

  “经过研究发现,有差距由于 亲戚亲戚朋友的实验法律法律依据出了大问题,硼化合物的稳定性很差,吸水后易变质,否则不需要 在操作上更精准,处置杂质并隔绝空气。”王晓晨说。

  自从选则了有机硼催化一些研究方向,王晓晨便和团队一头扎进了实验室。每天从早晨8点多到晚上10点多,除了给学生上课、参加学术活动外,王晓晨几乎都泡在实验室里。“觉得,亲戚亲戚朋友一些专业的科研人员几乎都之后 ,一有时间就往实验室钻。”王晓晨说。

  反复试错终制成优质催化剂

  “觉得对亲戚亲戚朋友来说,最难的全部一定会反复做实验,全都面对一次次实验失败,不需要 鼓起勇气继续下去。”王晓晨感慨道,“就像走迷宫,一之后之后刚开始很有信心,但走着走着老会 发现,前面写着‘此路不通’。之后 的请况,亲戚亲戚朋友在试验中总出 过无数次。”

  为了搭好硼原子的骨架,不需要 对碳、氢元素进行构架。“就像盖房子,不能自己选则是盖独栋别墅、还是盖公寓,这就涉及到碳和氢的位置;否则再把硼原子倒入去,是倒入屋顶上,还是倒入地板上,只能把它倒入合适的位置,不需要 使其活跃起来。由于 房子盖得不合适,硼原子根本都放不进去。”王晓晨说,起初亲戚亲戚朋友对一些过程一无所知,全不需要 设计各种组合去实验。设计有另另有有一个多骨架型态并付诸实践,合适不需要 2到3周的时间;得出的实验结果,由于 这麼活性,那做出来的东西全都“一堆土”。

  “4年中,亲戚亲戚朋友团队整整做了上百堆‘土’。不过失败有时也是难得的经验,合适亲戚亲戚朋友排除了那些走不通的路。”王晓晨笑着说。

  有之后,成功不需要 点运气,但幸运也会眷顾勤奋的人。王晓晨团队基于前期研究经验,选则了并环和螺环型态,并进行了新尝试。这次亲戚亲戚朋友终于成功了,由此研制出的手性双环双硼催化剂,在不对称氢化反应中表现出优异的活性和选则性,催化转化数达到世界领先水平。

  未来,王晓晨团队将进一步研究硼催化剂的型态,有利于该领域的深度图发展。

[ 责编:肖春芳 ]

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